Unidad II- Introducción a los microprocesadores

ANALIZA LA ARQUITECTURA DE LOS MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES PARA REALIZAR PROGRAMACIONES

 Arquitectura de un microprocesador

Para entender de mejor forma la arquitectura de un microprocesador viajemos en el tiempo hacia atrás y recordemos que los primeros microprocesadores de 4 bits que fueron utilizados por los primeros videojuegos y sistemas de control solo estaban capacitados para efectuar una operación en cada ciclo del reloj porque solamente contaban con un conjunto de 45 instrucciones, posteriormente salió al mercado el microprocesador de 8 bits con un conjunto de 48 instrucciones y una mayor velocidad de procesamiento. En la actualidad los microprocesadores son capaces de procesar varias instrucciones al mismo tiempo debido al avance de la arquitectura utilizada. Esto se debe a que se incrementa el número de bloques que ejecutan las instrucciones, es el caso de las SSE y AVX que permiten acelerar cálculos asociados a programas matemáticos, financieros,científicos y de seguridad.

Con el incremento de bloques se aumenta la velocidad de ejecución pero también los desarrolladores de software necesitan hacer compatibles sus aplicaciones.

El avance en la arquitectura de diseño permite que cada vez se vayan integrando los elementos de la placa base y poco a poco pase aformar parte del microprocesador como por ejemplo el controlador de memoria o la tarjeta gráfica.

Esta tan grande el avance que se está teniendo a nivel tecnológico que ahora ya se comienza a manejar el concepto de APU en lugar de CPU y no estamos muy lejos de utilizar el término SOC (SYSTEM ON A CHIP) cuando ya no sean necesarios más elementos que un simple chip para el manejo de todos los dispositivos de la ordenador.

Concluyendo, la arquitectura es la que define el comportamiento de velocidad que una ordenador tendrá.

Procesador Circuito electrónico integrado programable para realizar una aplicación embebida Aplicación embebida Una solución a un problema de control monitoreo instrumentación que pueda ser implementada en un procesador Clases de aplicaciones indebidas Un teléfono celular Un modem Un GPS El control de un horno de microondas El control de una lavadora El control de una nevera Una contestadora automática Una grabadora digital Un reproductor mp3 Aplicaciones que requieran procesamiento de información y visualización programación memoria registro control monitoreo accionamiento son susceptibles a ser embebidas.

 Arquitectura de un microcontrolador

La arquitectura de un microcontrolador permite definir la estructura de su funcionamiento, las dos arquitecturas principales usadas en la fabricación de microcontroladores son: arquitectura de Von Neumann y arquitectura Harvard. Además, estas arquitecturas pueden tener procesadores de tipo CISC o de tipo RISC.

-Arquitectura de Von Neumann:

En esta arquitectura, los datos y las instrucciones circulan por el mismo bus ya que estos son guardados en la misma memoria, su principal ventaja es el ahorro de líneas de entrada-salida pero esto supone una disminución en la velocidad con la que se realizan los procesos.

Este tipo de arquitectura es hoy en día muy común en los computadores personales, y fué muy común en la construcción de microcontroladores hasta que se descubrieron las grandes ventajas de la arquitectura Harvard.

-Arquitectura Harvard:

A diferencia de la anterior, en la arquitectura Harvard existe una memoria específica para datos y una memoria específica para las instrucciones, de esta forma se usan dos buses bien diferenciados. Con esto se logra trabajar con las dos memorias simultáneamente y en consecuencia se obtiene mucha más velocidad en la ejecución de los programas.

Actualmente, la tendencia de los microcontroladores es usar este tipo de arquitectura.

Procesador de tipo CISC (Complex Instruction Set Computer)

Un procesador que permita manejar un amplio juego de instrucciones es llamada de tipo CISC que en español significa «Ordenador con Juego de Instrucciones Complejo», programar en este tipo de arquitectura requiere en algunos casos del dominio de hasta centenares de instrucciones.

Procesador de tipo RISC (Reduced Instruction Set Computer)

Cuando un procesador está diseñado para manejar pocas instrucciones pero sin afectar las prestaciones del ordenador es llamada de tipo RISC que en español significa «Ordenador con Juego de Instrucciones Reducido», esto permite programar con mucha más facilidad y, por si fuera poco, los circuitos de tipo RISC disponen de una estructura que busca como mínimo la instrucción próxima a ejecutar mientras realiza la instrucción actual. Esta estructura permite lograr no solo mayor velocidad de proceso sino también procesar cada instrucción con la misma velocidad.

 Microchip introdujo la arquitectura Harvard con procesador tipo RISC en sus microcontroladores cuando el mercado era dominado por microcontroladores con arquitectura de Von Neumann, desde entonces las ventajas que ofreció esta nueva tecnología permitieron a Microchip sobresalir como uno de los más grandes fabricantes de microcontroladores en el mundo.